結合翻轉課堂和行李安檢案例的核電子學教學探索

【摘要】核電子學通過電子學方法獲取和處理核信息，在核科學領域中具有十分重要的地位。翻轉課堂教學是對傳統課堂教學結構與流程的徹底顛覆，可有效加強學生學習的主動性及參與感；行李安檢是核電子學在民用領域的典型應用之一，為了保證旅客以及運輸系統的安全，行李安檢廣泛應用于地鐵、火車站、汽車站、機場等人群密集場所。本文結合翻轉課堂教學和行李安檢案例，探索核電子學課程教學改革的有效途徑。

【關鍵詞】核電子學；翻轉課堂；案例教學；行李安檢

【中圖分類號】TN4 【文獻標識碼】A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

Abstract： Nuclear electronics plays a very important role in the field of nuclear science through the acquisition and processing of nuclear information by electronic methods. Flipped classroom teaching subverts the structure and process of the traditional classroom teaching completely， which can effectively enhance students' learning initiative and sense of participation； baggage inspection is one of the typical applications of nuclear electronics in civilian areas. To ensure the safety of passengers and transport system， baggage inspection has been widely used in subway， railway stations， bus stations， airports and other crowded places. In this paper， the effective ways of teaching reform of nuclear electronics are explored based on the combination of flipped classroom teaching and baggage inspection case.

Keywords： Nuclear Electronics； flipped classroom； case teaching； baggage inspection

一、引言

翻轉課堂模式是大教育運動的一部分，它與混合式學習、探究性學習、其他教學方法和工具在含義上有所重疊，都是為了讓學習更加靈活、主動，讓學生的參與度更強。"翻轉課堂式"是對基于印刷術的傳統課堂教學結構與教學流程的徹底顛覆，由此將引發教師角色、課程模式、管理模式等一系列變革[1，2]。案例教學通過給學生設置課題，引導學生結合課堂教學內容，通過自學、討論與合作等方式去探討解決問題的方法，它有別于傳統講授教學方式，有利于學生變被動學習為主動學習。由此可見結合翻轉課堂教學和案例教學可有效提高教學質量和效果。

新型核輻射探測技術、電子學和嵌入式系統的迅猛發展，有力推動了核電子學技術的發展；與此同時，核電子學技術的發展又有力促進了核科學技術的發展，并廣泛運用于現代核科學技術領域，成為現代核科學技術的重要基礎和進一步發展的前提[3-5]。但核電子學課程主要涉及大量核電子學電路及隨機信號處理的理論基礎，與實際應用聯系不太緊密，導致學生積極性不高。為了充分調動學生的學習興趣、知識綜合應用能力以及解決實際問題的能力，選擇一個有效的應用教學案例，并結合翻轉課堂教學模式非常必要。本文介紹了結合翻轉課堂教學及行李安檢應用案例的核電子學課程教學改革的初步探索。

二、行李安檢簡介

行李安檢是核電子學在民用領域的典型應用之一，與大家的日常生活密切相關。為了保證旅客以及運輸系統的安全，行李安檢廣泛應用于地鐵、火車站、汽車站、機場等人群密集場所。行李安檢涉及多方面專業知識，包括X射線的產生、X射線探測器、核電子學、輻射防護、機械結構設計、機電控制、圖像處理與分析等。

安檢系統整體結構如圖1所示，主要分成六大部分：X射線源模塊、電氣控制模塊、系統控制模塊、傳動部分、數據采集模塊、PC機和人機交互部分[6]。數據采集模塊包括以下主要兩個部分：數據采集前端（L型探測器陣列）、數據采集控制模塊[6]，如圖2所示。

數據采集前端的主要作用是對核輻射探測器輸出的微弱電流信號進行調理，將弱信號轉化為數據采集控制模塊可以讀取的數字信號，這是核電子學課程涉及的主要內容之一。

綜上所述，通過對行李安檢案例的教學實踐可以實現對核技術多門專業知識的有效聯接，同時拓展其專業知識范圍，融入機械、機電控制、圖像處理與分析等方面的專業知識，可有效激發學生學習和探索知識的興趣，提高核電子學教學質量和效果。

三、教學模式

為了取得良好的教學質量和效果，案例教學采用翻轉課堂的教學方式，在這種教學模式下，課堂內的寶貴時間，學生能夠更專注于主動的基于項目的學習，共同研究解決實際問題，從而獲得更深層次的理解。

為此，首先給學生布置行李安檢的探究任務，將學生按寢室分組，每組3～5人，每組設組長一名，負責組內的探究活動。小組成員都必須積極參與探究活動，在課余時間通過互聯網及實地考察收集整理行李安檢的有關資料，小組成員通過交流與合作，撰寫調研報告，報告內容包括背景、需求分析、工作原理、設備結構與功能、器件選型、輻射防護等內容，然后在課堂上教師與學生共同進行學習與交流，各組逐一上臺展示其調研報告，老師和學生一起對各小組的報告進行交流與討論，并對報告的內容進行共同評判。

四、教學效果與展望

結合翻轉課堂及行李安檢案例教學，學生對X射線產生過程、X射線探測原理與方法、核信號采集與處理、輻射防護等相關的專業知識融會貫通，同時對機械結構設計、機電控制、圖像處理與分析等內容也有了初步了解，可有效拓展專業知識結構，調動學生學習的興趣，同時也培養了學生的團隊合作精神。

將案例教學與翻轉課堂教學模式相融合，可取得良好的教學效果。在教學過程中，引入更多的案例，采用翻轉課堂教學模式，必將在有效提高教學質量和效果、培養更加優秀的人才等方面發揮重要作用。

參考文獻

[1] 張金磊，王穎，張寶輝. 翻轉課堂教學模式研究[J]. 遠程教育雜志， 2012（4）： 46-51.

[2] 王紅， 趙蔚， 孫立會， 劉紅霞. 翻轉課堂教學模型的設計—基于國內外典型案例分析[J]. 現代教育技術， 2013，23（8）： 5-10.

[3] 王芝英. 核電子技術原理[M]. 北京： 原學能出版社， 1989.

[4] 陳伯顯，張智. 核輻射物理及探測學[M]. 哈爾濱： 哈爾濱工程大學出版社， 2011.

[5] 周正東. 核電子學講義[M]. 南京： 南京航空航天大學， 2014.

[6] 周其偉. X射線安檢設備的硬件設計[D]. 江蘇南京： 東南大學， 2005.